Основные пути эволюции цветка кратко

Обновлено: 05.07.2024

Эволюция растений – это процесс исторического развития представителей царства Растения.

Сущность эволюции растений

На сегодняшний день известно более 400 тысяч видов представителей флоры. Они произошли от нескольких групп древних морских растений. При этом виды, которые исчезли с лица Земли, не входят в это число, так как они не смогли адаптироваться к достаточно сложным изменениям окружающей среды.

Ученые – палеоботаники установили характер распределения растительного покрова по поверхности Земли, а также основные тенденции его смены. Несмотря на обилие полученных данных этот процесс был достаточно сложным. Это обусловлено тем, что у растений нет твердого скелета и найти их остатки в глубинных слоях почвы достаточно сложно.

Но эта проблема решается обнаружением ранних форм флоры в отложениях ила и различных горных породах. Возраст таких находок составляет около трех миллиардов лет. Растения стали важнейшим звеном в цепи питания животных.

Фактически растения способствовали преобразованию окружающего мира и атмосферы всей планеты, сделав ее пригодной для существования животного мира. Углекислый газ преобразуется растениями в процессе фотосинтеза. Также в ходе этого процесса образуются органические вещества.

Растения составили основу пищевой цепи, что было обусловлено их способностью использовать солнечный свет для производства основных классов органических веществ. Тем самым эволюция растений обусловила эволюцию животного мира.

Этапы эволюции земной флоры

Считается, что процесс эволюции растений весьма медленный и естественный отбор действует в сторону приспособления к изменениям среды, а не просто изменениям, как таковым. Древнейшие представители растительного мира не могли обходиться без воды, у них не было специализированных приспособлений для проживания на суше.

Готовые работы на аналогичную тему

Самыми древнейшими из известных сегодня растений были низшие водоросли. Они являлись одноклеточными и все их жизненные функции выполнялись одной единственной клеткой, как целостной системой. Крайне примитивной группой живых организмов были и сине-зелёных водоросли или цианобактерии, в клетках которых отсутствовало ядро.

Многоклеточные организмы возникли несколько позже и процесс их развития был не таким быстрым. Считается, что они были сходными с морскими водорослями я.

Все вышеописанные события проходили около 590 млн. лет назад предположительно в кембрийский период. В то время образовались более 900 видов живых организмов. В силурийский период растения начали выходить из воды на сушу и постепенно стали ее заселять. Среда обитания всего живого мира в то время находилась в океанах. К жизни в пресной воде адаптировалась только небольшая группа водорослей. Это стало возможным только при наличии полноценной проводящей ткани.

Считается, что в дальнейшем из воды вышли первые растения, при этом их нижняя часть постоянно находилась в заболоченном грунте. Влажная среда обитания также была необходима таким растениям как:

Предшественниками цветковых растений стали голосеменные растения, среди которых преобладали хвойные деревья, и они нуждались в ветре для рассеивания собственных семян и опыления. В то время не было насекомых, поэтому опыление ветром было наиболее приемлемым способом.

Современные цветковые растения развивались одновременно с насекомыми.

Покрытосеменные – это отдел растений, который получил наибольшее распространение среди ныне существующих растительных организмов. Эта группа растений имеет цветок и плод, а также способна образовывать эндосперм в результате процесса двойного оплодотворения.

Покрытосеменные – это цветковые растения.

Их семена заключены в плодолистики. Разными путями протекала эволюция этих растений. Как насекомые, так и ветер играют важную роль в опылении этих растений. Отдельными видами насекомых или птиц опыляются некоторые из них. Способы разброса семян также весьма разнообразны.

Наземные растения, прежде чем переместится в более засушливые районы должны были сформировать репродуктивную систему, которая способна нормально функционировать в воздушной среде .

Тело таких растений, которые образовались в более позднее время, включало в себя:

Таким образом, можно утверждать, что первыми предшественниками растений были бактерии, способные размножаться с поразительной скоростью. В дальнейшем появились сине-зелёные водоросли, которые были обнаружены в некоторых горных породах. Это доказывает их принадлежность к способным к фотосинтезу, древнейшим видам. Микроскопические одноклеточные безъядерные организмы – это большинство сине-зеленых водорослей.

Первые растения распространялись преимущественно в океанах и могли вести колониальный образ жизни и образовывать многоклеточные формы. Интересной ветвью эволюции растений назвали лишайников. Они заняли свободную нишу с точки зрения эволюционного прогресса.

Таким образом, процесс эволюции представлен следующими видами растений (в порядке их появления): бактерии – сине-зелёные водоросли – мхи – плауны – хвощи – папоротникообразные – голосеменные – покрытосеменные. Следует отметить тот факт, что в этой классификации представлены основные типы эволюционных групп растительных организмов. Безусловно, в эту систему можно включить и древние промежуточные группы организмов, такие как риниофиты, псилофиты и пр.

Древнейшие ископаемые цветковые растения достоверно известны начиная с середины мелового периода. Относительно происхождения обоеполого цветка существуют различные гипотезы. Наиболее распространена и хорошо обоснована стробилярная(от греч. strobilos - шишка хвойного), или эвантовая(от греч. eu и anthos - настоящий цветок), гипотеза, разработанная А. Арбером и Д. Паркиным в начале XX в. Согласно данной гипотезе, цветок представляет собой метаморфизированный укороченный спороносный побег, первоначально напоминавший обоеполую шишку вымерших голосеменных. Мегаспорофиллы в процессе метаморфоза превратились в плодолистики, а микроспорофиллы - втычинки. Многие исследователи связывают эти видоизменения с приспособлением покрытосеменных к насекомоопылению (энтомофилии). Примитивные цветки имели значительные размеры и удлиненное цветоложе, на котором располагались многочисленные микро- и мегаспорофиллы, прикрытые бесплодными листьями, составляющими первичный околоцветник. Микроспорофиллы позднее дали начало тычинкам, а мегаспорофиллы - пестикам. Такие цветки приобрели строение, сходное с тем, которое наблюдается у ныне живущих растений из семейств магнолиевых, лютиковых и кувшинковых. Перечисленные семейства в соответствии с эвантовой гипотезой обычно располагают в основании системы покрытосеменных как наиболее древние и архаичные. Другая гипотеза происхождения цветка, также предложенная в начале XX в. Р. Веттштейном и А. Энглером, получила название псевдантовой(от греч. pseudo и anthos - ложный цветок). Согласно этой гипотезе, цветок представляет собой видоизмененное соцветие, состоящее из мелких разнополых цветков, возникших из однополых шишек гнетовых и претерпевших в процессе эволюции ряд преобразований: редукцию, сближение и срастание. Наиболее архаичными по этой гипотезе считаются семейства с раздельнополыми невзрачными цветками (ивовые, казуариновые и т.п.).

Обе рассмотренные гипотезы фолиарные(от лат. folium - лист), поскольку исходят из представлений, что цветки образовались из листостебельных спороносных побегов. Фолиарным гипотезам противопоставляются различные теломные(от греч. telos - конец) гипотезы (например, теория гонофилла Р. Мелвилла). В соответствии с ними все части цветка могут быть выведены из теломов - цилиндрических структур, свойственных проптеридофитам или риниофитам.

Понятие об ареале. Размеры и типы ареалов, формирование ареалов. Примеры ареалов лек. растений.

Ареал – это область географического распространения систематической единица.

По размерам ареалов виды бывают:

· Космополиты – на всех континентах. Напр. пастушья сумка обыкновенная, крапива двудомная.

· Полукосмополиты – на примерно половине суши. Напр. папоротник орляк.

· Стенохоры – ограниченные в распространении

· Эврихоры – широко распространенные

· Умеренно пластичные виды

· Эндемики – ареал ограничен определенным регионом. Палео- и нео-эндемизм. Напр. Гинкго двулопастной, момонтово дерево.

· Опоясывющие – вытянутые вдоль всей суши земного шара по широте

· Циркупмолярные – охватывающие полярную окраину северной суши полукольцом или почти кольцом

· Овальные – вытянутые в меридиональном направлении на ограниченном отрезкеклиматического пояса

· Лучистые или бахромчатые – неправильной формы с неравномерными выступами в разных направлениях (ареалы активно расселяющихся видов)

· Дизъюнктивные – разорванные, регрессивные ареалы

· Точечные – слагаются из многочисленных сильно разъединенных участков

· Ленточные – фрагменты, оторванные от основного сплошного ареала на значительные расстояния

Формирование ареалов отдельных видов обусловливается 2 основными факторами: способностью растений к расселению по территории и наличием условий для произрастания данного вида. Растения обладают различными приспособлениями (шипы, волоски, летучки и пр.), которые способствуют расселению растений. С помощью ветра, воды, животных, птиц, человека плоды и семена разносятся часто на очень большие расстояния, прорастают, укореняются, и, таким образом, ареал растений увеличивается, расширяется. Многие растения имеют корневища, укореняющиеся побеги, при помощи которых и размножаются.

Распространению многих растений способствует также их высокая семенная продуктивность. Некоторые растения образуют колоссальное количество семян. Растения мигрируют в течение многих тысячелетий и постепенно занимают огромные территории. Так формируется ареал отдельных видов растений.

Ареал не остаётся постоянным, площадь и границы его могут изменяться; при благоприятном сочетании условий среды он расширяется и, наоборот, при неблагоприятных условиях сокращается, а иногда растения и совсем вымирают.

Теории происхождения цветка

Понятие об ареале. Размеры и типы ареалов, формирование ареалов. Примеры ареалов лек. растений.

Ареал – это область географического распространения систематической единица.

По размерам ареалов виды бывают:

· Космополиты – на всех континентах. Напр. пастушья сумка обыкновенная, крапива двудомная.

· Полукосмополиты – на примерно половине суши. Напр. папоротник орляк.

· Стенохоры – ограниченные в распространении

· Эврихоры – широко распространенные

· Умеренно пластичные виды

· Опоясывющие – вытянутые вдоль всей суши земного шара по широте

· Циркупмолярные – охватывающие полярную окраину северной суши полукольцом или почти кольцом

· Овальные – вытянутые в меридиональном направлении на ограниченном отрезкеклиматического пояса

· Дизъюнктивные – разорванные, регрессивные ареалы

· Точечные – слагаются из многочисленных сильно разъединенных участков

· Ленточные – фрагменты, оторванные от основного сплошного ареала на значительные расстояния

Цветковые, или покрытосеменные – сравнительно молодая группа высших растений, появившаяся в меловом периоде, стремительно размножившаяся в середине – конце мела и с тех пор занимающая господствующее положение на суше. Проблеме происхождения цветковых посвящено огромное количество публикаций, однако в этом вопросе по-прежнему много неясного. Общепризнано, что цветковые произошли от голосеменных, но от кого именно и каким образом?

Д.Д.Соколов и А.К.Тимонин с кафедры высших растений биофака МГУ подробно рассмотрели основные теории происхождения покрытосеменных в обзорной статье, опубликованной во втором номере Журнала общей биологии за 2007 г.

Авторы обращают внимание на парадоксальный факт: цветы покрытосеменных до такой степени разнообразны, что не существует ни одного признака или структурной особенности, которая была бы присуща всем цветкам без исключения. Поэтому и сформулировать, что такое цветок, весьма трудно. Тем не менее ясно, что именно появление цветка было ключевым событием в происхождении покрытосеменных.

Впрочем, если не рассматривать мужские цветки, у остальных все-таки есть общая черта, отличающая цветок покрытосеменных от фруктификаций голосеменных. У цветковых плодолистики свернуты и образуют, во-первых, рыльце, улавливающее пыльцу, во вторых – замкнутую полость (завязь), в которой развиваются семязачатки. У некоторых голосеменных есть нечто похожее – замкнутые капсулы с семязачатками, однако у них нет завязи (пыльцу улавливают сами семязачатки при помощи длинных отростков, высовывающихся из узкого отверстия капсулы). К тому же исходный листочек, несущий семязачатки ( мегаспорофилл , у цветковых ему соответствует плодолистик) свернут у голосеменных нижней (абаксиальной) стороной внутрь, а у цветковых – наоборот, верхней (адаксиальной) стороной внутрь. Соответственно и семязачатки сидят на разных сторонах листочка.

В начале XX века была популярна теория происхождения цветковых от беннеттитов – вымершей группы голосеменных, у которых имелись обоеполые фруктификации (стробилы) – в отличие от других голосеменных, имеющих однополые фруктификации. Из стробилов беннеттитов, действительно напоминающих цветы, ботаники и пытались вывести типичный для покрытосеменных обоеполый цветок. Но тут возникла проблема: у беннеттитов не обнаружилось никаких структур, из которых можно было бы вывести плодолистики. У них вообще нет мегаспорофиллов, а семязачатки сидят прямо на оси стробила. Проблема казалась неразрешимой.

Ничего невероятного в таком сценарии нет, исходя из того, что известно об общих принципах генетической регуляции развития. Гипотеза Мейена исключительно изящно и просто объясняет противоречие, казавшееся неразрешимым. Ее нельзя проверить классическими методами палеоботаники и морфологии (поскольку никаких переходных форм гипотеза Мейена не предполагает). Однако ее можно проверить методами сравнительно-генетического анализа.

Эволюционные реконструкции, основанные на морфологии, подтверждали родство покрытосеменных и беннеттитовых (а также родственных беннеттитам гнетовых, которые дожили до наших дней). Однако реконструкции, основанные на молекулярных данных, показали иное. Они показали, что все дожившие до современности голосеменные представляют собой монофилетичную группу (т.е. группу, происходящую от одного общего предка и включающую всех без исключения потомков этого предка). Это значит, что последний общий предок всех современных голосеменных, в том числе гнетовых (а стало быть и беннеттитов тоже) не был предком покрытосеменных. Таким образом, предка цветковых нужно искать среди других вымерших голосеменных, более древних, точнее, обособившихся раньше, чем беннеттитовые. Фролик и Паркер предложили свою кандидатуру – користоспермовые семенные папоротники (Corystospermataceae). У них, правда, микроспорангии (пыльники) располагались на нижней, а не на верхней стороне микроспорофиллов.

Авторы предполагают, что причина всех этих противоречий, вероятно, кроется в недостаточной надежности эволюционных реконструкций, основанных на молекулярных данных. По их мнению, голосеменные растения плохо подходят для молекулярно-филогенетического анализа, поскольку большинство семейств голосеменных давно вымерло. Мы, таким образом, имеем недостаточно репрезентативную выборку таксонов, что, как хорошо известно, может приводить к ошибочным молекулярным филогениям. В конечном счете, по мнению авторов, на сегодняшний день нет оснований для безоговорочного отрицания идеи Мейена о происхождении цветковых от беннеттитовых. Эту идею вполне можно сохранить в качестве рабочей гипотезы.

1.27. Основные этапы эволюции растительного и животного мира

Эволюция растений

Основные условия и этапы эволюции растении:

в протерозойской эре широко распространены одноклеточные аэробные организмы (цианобактерии и зеленые водоросли);
образование почвенного субстрата на суше в конце силурийского периода;
возникновение многоклеточности, которая делает возможным специализацию клеток в пределах одного организма;
освоение суши псилофитами;
от псилофитов в девонском периоде возникла целая группа наземных растений — мхов, плаунов, хвощей, папоротников, размножающихся спорами;
от семенных папоротников в девоне произошли голосеменные растения. Возникшие необходимые для семенного размножения структуры (например, пыльцевая трубка) освободили половой процесс у растений от зависимости от водной среды. Эволюция шла по пути сокращения гаплоидного гаметофита и преобладания диплоидного спорофита;
каменноугольный период палеозойской эры отличается большим разнообразием наземной растительности. Распространились древовидные папоротникообразные, образовавшие каменноугольные леса;
в пермский период древние голосеменные стали господствующей группой растений. В связи с появлением засушливого климата исчезают гигантские папоротники, древовидные плауны;
в меловом периоде начинается расцвет покрытосеменных, продолжающийся до сего дня.

Основные особенности эволюции растительного мира:

переход к преобладанию диплоидного поколения над гаплоидным;
развитие женского заростка на материнском растении;
переход от сперматозоидов к впрыскиванию мужского ядра через пыльцевую трубку;
расчленение тела растений на органы, развитие проводящей сосудистой системы, опорных и защитных тканей;
совершенствование органов размножения и перекрестного опыления у цветковых в связи с эволюцией насекомых;
развитие семени для защиты эмбриона от неблагоприятных влияний внешней среды;
возникновение разнообразных способов распространения семян и плодов.

Эволюция животных

Самые древние следы животных относятся к докембрию (свыше 800 млн лет). Предполагается, что они произошли либо от общего ствола эукариот, либо от одноклеточных водорослей, подтверждением чего является существование эвглены зеленой и вольвокса, способных как к автотрофному, так и к гетеротрофному питанию.

В кембрийском и ордовикском периодах преобладают губки, кишечнополостные, черви, иглокожие, трилобиты, появляются моллюски.

В ордовике появляются бесчелюстные рыбоподобные организмы, а в силуре — рыбы, обладавшие челюстями. От первых челюстноротых возникли лучеперые и кистеперые рыбы. Кистеперые имели в плавниках опорные элементы, из которых позже развились конечности наземных позвоночных. Из этой группы рыб возникли амфибии и затем другие классы позвоночных.

Наиболее древние амфибии — жившие в девоне ихтиостеги. Расцвет амфибий произошел в карбоне.

От амфибий ведут свое начало рептилии, завоевавшие сушу в пермском периоде, благодаря появлению механизма засасывания воздуха в легкие, отказу от кожного дыхания, появления покрывающих тело роговых чешуй и оболочек яиц, защищающих эмбрионы от высыхания и других воздействий среды. Среди рептилий предположительно выделилась группа динозавров, давшая начало птицам.

Первые млекопитающие появились в триасовом периоде мезозойской эры. Основные прогрессивные биологические особенности млекопитающих — вскармливание детенышей молоком, теплокровность, развитая кора головного мозга.

Особенности эволюции животного мира:

прогрессивное развитие многоклеточности и, как следствие, специализации тканей и всех систем органов;
свободноподвижный образ жизни, который определил выработку различных механизмов поведения, а также относительную независимость онтогенеза от колебаний факторов внешней среды. Развивались и совершенствовались механизмы внутренней саморегуляции организма;
возникновение твердого скелета: наружного у ряда беспозвоночных — иглокожих, членистоногих; внутреннего у позвоночных. Преимущества внутреннего скелета заключаются в том, что он не ограничивает увеличение размеров тела.

Прогрессивное развитие нервной системы стало основой для возникновения системы условных рефлексов и совершенствования поведения.

Эволюция животных привела к развитию группового адаптивного поведения, что стало основанием для появления человека.

Читайте также: